目前在国内外运行的列车中大量的实例表明,制动盘受到的强烈热载荷使摩擦表面形成热斑,进而在热斑周围产生龟裂,随后由于长期的冷热疲劳导致制动盘表面微裂纹扩展,直至长度超限而失效。本文通过缩比试验和数值模拟相结合的方法,利用宏观分析和微观分析的手段,揭示了热斑的形成机理,并且提出了切实可行的推迟热斑出现的措施。依据相似原理,按照几何学相似、运动学相似、动力学相似的相似原则设计缩比试样,在MM1000摩擦试验机上再现热斑,并通过试验结果修正数值模拟参数。通过对热斑处的组织、表面形貌和成分的分析,结合数值模拟结果和试验结果揭示了热斑的形成机理：每次制动时,摩擦面不同点的温度不同膨胀量就会不同,同时不同点的应力不同变形量也就不同,使得摩擦面上某些位置在热应力和机械应力作用下变形量较大,产生局部凸起,在以后的制动过程中,摩擦副接触由原来的面接触变为多点接触,使得摩擦面温度和应力分布更加的不均匀,这种现象在每次制动时都在周而复始的发生。随着制动能量的累积,凸起点由原来可恢复的弹性变形变成不可恢复的塑性变形,同时凸起点受到制动盘周向和径向的约束只能向法向释放约束而发生形变,多次制动后,凸起点周围的应力累积达到材料的断裂允许值产生龟裂纹,龟裂纹不断聚集成长形成长裂纹,最后导致制动盘开裂失效。通过分析热斑的形成机理,基于数值模拟技术,通过增加制动盘缩比试样的摩擦面厚度以及散热筋板的形状和分布密度,加强了试样的储热能力和散热能力,达到了推迟热斑出现的目的。